PERILAKU SIKLIK BALOK PRATEGANG PARSIAL PRATARIK AKIBAT PERBEDAAN RASIO TULANGAN Titik Penta Artiningsih Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Pakuan, Bogor Jl. Pakuan PO Box 452, Ciheuleut, Bogor 16144 email :
[email protected]
ABSTRAKSI Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental perilaku siklik balok beton prategang parsial pratarik. Subyek penelitian adalah dua spesimen balok yang dibebani secara kuasi-statik bolakbalik di tengah bentang. Variabel utama adalah perbandingan luas tulangan tarik dan tekan. Pengujian menghasilkan indikasi bahwa untuk perbandingan luas tulangan yang sama akan mendapatkan disipasi energi yang berbeda antara arah tekan dan arah tarik karena bagian tekan diperkuat oleh tendon prategang. Kata kunci : balok beton prategang parsial, beban kuasi statik bolak balik
ABSTRACT The research described herein is an experimental study of the cyclic behaviour of partial prestressed concrete beams. Two different beams were tested by quasi-static cyclic loading. Beams were reinforced with the same areas of compression and tension steel but different in moment ultimate for positive and negative directions due to the existence of prestressing reinforcement at the bottom side of the section. The results for these beams showed a different cyclic behaviour at each direction of loading. The other beams were designed with similar ultimate moment capacity both for positive and negative directions by using different reinforcement. At the bottom side, the beams were reinforced using ordinary reinforcing bars and pre stressing strand while the top side was reinforced by reinforcing bars only with larger area compared to reinforcing bars in the bottom side. For these beams, the result showed that, the different among the hysteretic curves on positive and negative loading were insignificant. Keywords : partial prestressed concrete beam, quasi-static cyclic loading
1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Balok beton prategang parsial adalah balok beton dengan kombinasi strand prategang dan tulangan biasa. Sifat lentur balok beton prategang parsial sangat tergantung pada besarnya Partial Prestressing Ratio (PPR). PPR adalah rasio momen batas akibat strand prategang terhadap momen batas total penampang. Apabila PPR terlalu kecil maka balok beton Perilaku Siklik Balok Prategang Parsial Pratarik Akibat Perbedaan Rasio Tulangan 237 (Titik Penta Artiningsih)
berperilaku seperti balok beton bertulang, yaitu kekuatan rendah tetapi bersifat daktil, sehingga menyebabkan retak permanen dan memungkinkan strand prategang berkarat. Sebaliknya bila PPR terlalu besar maka balok beton berperilaku seperti balok beton prategang penuh, yaitu kekuatan tinggi tetapi bersifat getas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada batas PPR 40% - 70% balok mempunyai kekuatan yang tinggi tetapi masih bersifat daktil. Di bawah beban gempa yang kuat, balok berpotensi menjadi plastis. Pada kondisi ini energi yang ditimbulkan akan didisipasi melalui proses leleh, dan proses ini akan terjadi dengan baik bila sendi plastis bersifat daktil. Sifat daktil membantu pengembangan sendi plastis dalam struktur dan membantu mendistribusi momen pada komponen struktur sebelum struktur mengalami keruntuhan, sehingga mekanisme keruntuhan dapat direncanakan. 1.2. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian adalah untuk mengatahui kekuatan dan daktilitas balok. Perilaku balok dilihat berdasarkan degradasi kekuatan dan kekakuan, serta kemampuan mendisipasi energi. Penelitian ini berupa studi eksperimen perilaku dan mekanisme balok beton prategang parsial pratarik, yaitu : a. Perilaku dan kestabilan histeresis daerah sendi plastis berdasarkan kapasitas disipasi energi batas b. Respon inelastik balok, yaitu berupa hubungan antara kurva beban dan simpangan, daktilitas maksimum dan riwayat waktu dari disipasi energi c. Pengujian kekuatan lentur balok beton prategang dengan memberi beban secara inkremental, dimana perbandingan luas tulangan tarik dan tekan serta mutu beton bervariasi
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Faktor Daktilitas Daktilitas didefinisikan sebagai kemampuan suatu struktur untuk menahan repon inelastik yang dominan sambil mempertahankan sebagian besar dari kekuatan awalnya dalam memikul beban. Faktor daktilitas adalah rasio deformasi inelastis yang terjadi pada struktur selama pembebanan berlangsung, seperti beban gempa, terhadap deformasi yang terjadi pada saat struktur mengalami leleh pertama. Deformasi yang terjadi dapat berupa perpindahan translasi, perpindahan rotasi, kelengkungan, dan regangan. Dalam perencanaan struktur beton, hanya daktilitas penampang dan daktilitas struktural yang diperhitungkan. Daktilitas penampang menggambarkan sifat inelastik penampang akibat momen lentur, sedangkan daktilitas struktural menggambarkan sifat inelastik struktur akibat beban lateral. Daktilitas penampang digambarkan dalam kurva momen – kelengkungan, sedangkan daktilitas struktural dalam dalam kurva gaya lateral – lendutan lateral.
φm φy dimana δ adalah lendutan, φ adalah kelengkungan, dan µ adalah daktilitas. µδ =
δm δy
µφ =
Karena kapasitas lendutan plastis akibat beban siklik berbeda dari akibat beban monotonik, maka menurut Wakabayashi (1986) dengan menggunakan lendutan plastis 238
Volume 8 No. 3, Juni 2008 : 237 - 249
akumulasi yang terjadi selama pembebanan siklik, δu sering disubstitusi menjadi δu*, seperti Gambar 1. P
δy
δu
δ
idealisasi
δu*
Gambar 1. Faktor daktilitas perpindahan, Wakabayashi (1986) 2.2. Pembebanan Siklik Balok Lentur Beban bolak balik pada daerah inelastik menyebabkan perubahan hubungan momenkelengkungan penampang yang cukup signifikan. Gambar 2 memperlihatkan perilaku penampang balok bertulangan rangkap dengan tulangan tidak simetri antara atas dan bawah. Pada saat balok diberi beban tekan sampai ke daerah inelastik dalam satu arah, terjadi retakretak besar, yang tidak menutup kembali secara sempurna pada saat unloading akibat adanya regangan residu dalam tulangan. Pada saat balok dibebani pada arah tarik, terjadi retak pada daerah tekan, dan gaya tekan dipikul oleh tulangan tekan. Retak menjalar ke bawah sampai seluruh tinggi balok. Kekakuan lentur hanya diakibatkan oleh tulangan, dan akan berkurang saat tulangan tekan dan tarik mencapai tingkat tegangan dimana muncul Bauschinger effect, dan berperilaku elastis. Retak yang terbuka tidak menutup kembali karena perbedaan luas tulangan. Pada saat unloading, retak yang terbuka tetap terbuka, kemudian saat reloading, kekakuan lentur akan berkurang akibat Bauschinger effect. Tetapi retak-retak pada daerah tekan akan menutup kembali karena luas tulangan bawah lebih besar, sehingga kekakuan lentur akan meningkat. Pengurangan kekakuan akibat retak yang terbuka pada daerah tekan dan Bauschinger effect pada tulangan tidak akan menghambat elemen untuk mencapai kekuatan lentur, tetapi deformasi pada saat kekakuan lentur tercapai akan meningkat. Pembukaan dan penutupan retak akhirnya menimbulkan penurunan kekuatan beton. Tekuk pada tulangan tekan juga menyebabkan berkurangnya modulus tangen tulangan pada tingkat regangan rendah akibat Bauschinger effect. 2.3. Degradasi Kekakuan dan Kekuatan Pada saat struktur masih dalam kondisi elastis, besar kekakuan tidak berubah pada kurva hubungan beban – lendutan. Daerah beton yang semula tertarik akan berubah menjadi tertekan tanpa merubah kekakuannya. Demikian juga sebaliknya. Tetapi bila kuat leleh penampang tercapai, akan terjadi retak di daerah tarik beton dan terjadi deformasi plastis pada tulangan. Dalam kondisi ini kekakuan struktur akan berkurang pada saat unloading dan reloading. Pada unloading menuju posisi netral, penampang berusaha menutup retak yang Perilaku Siklik Balok Prategang Parsial Pratarik Akibat Perbedaan Rasio Tulangan (Titik Penta Artiningsih)
239
terjadi dan menekan tulangan yang telah mengalami deformasi plastis. Tetapi karena kekakuan tulangan telah menjadi kecil dibandingkan saat masih elastis, maka secara keseluruhan kekakuan penampang juga mengalami degradasi. Pada saat reloading, struktur bergerak mengikuti arah beban yang berbalik arah. Karena retak beton pada posisi tarik belum menutup, maka daerah ini belum efektif memberikan kekuatan tekannya, sehingga kekakuan struktur berkurang. M
crack pada daerah tekan tertutup
φ
baja & beton baja
Gambar 2. Hubungan momen – kelengkungan akibat beban lentur bolak balik Degradasi kekuatan struktur terjadi bila struktur telah mengalami retak pada ke dua sisi akibat deformasi yang cukup besar. Selain itu, tulangan pada ke dua sisi telah mengalami leleh akibat tegangan tarik maupun tekan. Dalam kondisi ini efektifitas beton dan tulangan dalam menyumbang kekuatan telah berkurang, sehingga secara keseluruhan struktur akan mengalami penurunan kekuatan. Degradasi kekuatan dan kekakuan pada pembebanan siklik terutama karena bukaan retak tidak mampu menutup kembali akibat lelehnya tulangan yang melewati retak, dan spalling dari penutup beton. Pengurangan kekuatan dan kekakuan secara perlahan-lahan adalah signifikan untuk struktur tahan gempa. Beban leleh Py, yang merupakan besar beban saat regangan leleh pertama pada tulangan tarik, dan kekakuan leleh Ky, yang merupakan kekakuan pada saat leleh, didefinisikan pada Gambar 3. Menurut NZS 3101 (1982), pada daktilitas yang sama penurunan kekuatan siklus kedua harus < 20% dari kekuatan siklus pertama. Jika momen lentur yang bekerja pada struktur disertai gaya geser yang cukup besar, maka pada saat retak telah terjadi di sepanjang tinggi penampang, akan terjadi deformasi akibat sliding shear. Pada keadaan ini, karena seluruh bagian penampang beton telah retak, gaya geser hanya ditahan oleh dowel action dari tulangan memanjang. Karena itu kurva histeresis akan mengalami perubahan yang memberikan bentuk tertentu, disebut pinching effect.
240
Volume 8 No. 3, Juni 2008 : 237 - 249
P Ky Py Ki Pi
δ ∆y
∆i
Gambar 3. Hubungan beban dan kekakuan leleh 2.4. Disipasi Energi Dalam perencanaan struktur tahan gempa, pertimbangan utama adalah kemampuan struktur untuk berdeformasi daktil dengan jalan mendisipasi energi. Disipasi energi adalah kemampuan struktur untuk memencarkan energi melalui proses leleh. Proses akan terjadi dengan baik bila sendi plastis mempunyai sifat daktil sehingga deformasi plastis yang cukup panjang dapat terbentuk sebelum keruntuhan. Besar disipasi energi akibat beban siklik adalah luas daerah putaran histeresis (hysteresis loop) dari kurva beban – lendutan. Besarnya disipasi energi tergantung beberapa hal, yaitu kuat tekan beton, dimensi penampang, rasio tulangan tarik dan tekan, sengkang, serta riwayat pembebanan. Karakteristik disipasi energi selama pengujian dinyatakan dalam perumusan disipasi energi kumulatif terhadap tingkat siklus pembebanan.
3. HASIL UJI MATERIAL DAN PERENCANAAN SPESIMEN Studi eksperimental dilakukan terhadap dua spesimen balok, yaitu : a. BA3060, yaitu balok dengan kuat tekan fc’ 30 MPa, PPR 60% dan luas tulangan non prategang atas - bawah berdiameter sama b. BM3060, yaitu balok dengan kuat tekan fc’ 30 MPa, PPR 60% dan besar momen lentur rencana yang mampu dipikul dalam arah tekan dan tarik yang sama Perencanaan campuran beton menggunakan Standar ACI 211.1-91. Rencana kuat tekan beton 30 MPa. Tulangan yang digunakan terdiri dari tulangan prategang jenis strand 7 untai diameter 12,5 mm dari Freyssinet dengan modulus elastisitas Ep = 1950000 MPa, dan tulangan non-prategang yang digunakan adalah tulangan ulir diameter 10 dan 13 mm serta tulangan sengkang diameter 8 mm. Setiap balok menerima beban prategang pratarik sebesar 50 kN (atau tegangan tarik inisial sebesar 400 MPa). Gambar 4 memperlihatkan detail penulangan dan penampang balok, serta sistem pembebanan, yaitu center point loading.
Perilaku Siklik Balok Prategang Parsial Pratarik Akibat Perbedaan Rasio Tulangan (Titik Penta Artiningsih)
241
Tabel 1. Rincian variabel balok uji kode balok
tulangan
b [mm]
dst [mm]
dsc [mm]
dp [mm]
BA3060
150
250
50
200
BM3060
150
250
50
175
jml & diameter 2D10 2D10 1D1/2” d8-125 2D13 2D10 1D1/2” d8-125
posisi
fc’ [MPa]
PPR [%]
30
60
30
60
atas bawah prategang sengkang atas bawah prategang sengkang
1.00 m
1.00 m
a. detail penulangan balok spesimen
dsc As’ dp 300 mm
dst Ap As
150 mm
b. penampang balok
c. sistem pembebanan center point loading
Gambar 4. Spesimen balok dan sistem pembebanan
242
Volume 8 No. 3, Juni 2008 : 237 - 249
4. PENGUJIAN BENDA UJI 4.1. Pembebanan Siklik pada Balok Pada pengujian ini tengah balok diberi beban dengan sistem pembebanan quasi-static reversed cyclic loading, yaitu pembebanan statik secara inkremental pada arah tertentu, yaitu arah turun untuk beban tekan, dan kemudian pembebanan dibalik ke arah berlawanan untuk beban tarik dengan urutan pembebanan seperti sebelumnya. Pengujian dilakukan setelah balok berumur sekurang-kurangnya 28 hari. Spesimen diletakkan secara mendatar pada loading frame, dan pada kedua ujung balok dipasang tumpuan sederhana yang dapat menerima beban bolak balik. Di tengah bentang dipasang load cell yang dihubungkan dengan actuator yang dapat bergerak naik dan turun. Pengukuran lendutan dengan LVDT di tengah bentang, dan pengukuran regangan menggunakan strain gauge. 4.2. Urutan Pembebanan Urutan pembebanan spesimen dapat dilihat pada Gambar 5. Pada tahap awal balok dibebani dengan dua siklus pembebanan elastik, sebesar 60% dari perkiraan beban leleh, yang dihitung secara teoritis. Jadi pada tahap ini digunakan load control. Dari tahap awal pembebanan didapat perkiraan besar perpindahan (displacement) yang mengakibatkan tulangan tarik mulai leleh ∆y pada tingkat daktilitas 1. Tahap pembebanan berikutnya merupakan tahap pembebanan dengan tingkat daktilitas 2 dan 4 dengan menggunakan perpindahan pada daktilitas 1 sebagai kontrol. Jadi tahap ini digunakan displacement control untuk menentukan jumlah siklus tiap faktor daktilitas µ∆, yaitu 2 siklus pada µ∆ = +2, 2 siklus pada µ∆ = +4, dimana µ∆ = ∆/∆y. Besar degradasi beban dan disipasi energi pada siklus genap setiap daktilitas harus >80% siklus ganjil. -5 -4
-4
-4
-3 -2
-2
-1 0
-0,6
-2
-0,6
0
1 2
0 0,6
0,6 2
2
3 4
4
4
5
Gambar 5. Riwayat pembebanan
5. HASIL PENELITIAN 5.1. Kuat Tekan dan Modulus Elastisitas Beton, serta Kuat Tarik Tulangan Data hasil uji tekan didapat dari rata-rata pengujian kuat tekan silinder beton untuk berbagai umur, sedangkan pengujian modulus elastisitas pada umur 28 hari. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 2. Sedangkan hasil pengujian tarik tulangan pada Tabel 3. Perilaku Siklik Balok Prategang Parsial Pratarik Akibat Perbedaan Rasio Tulangan (Titik Penta Artiningsih)
243
Tabel 2. Kuat tekan beton kode balok
umur [hari]
BA3060 BM3060
30 28
modulus elastisitas [MPa] hasil uji SNI 21815 28270 21737 30245
kuat tekan [MPa] hasil uji 36,18 41,41
rencana 30 30
Tabel 3. Hasil uji material strand prategang kode balok BA3060 BM3060
fy [MPa]
fpu [MPa]
600 600
1470 1470
tulangan non-prategang D13 fy [MPa] 315 315
D10 fy [MPa] 410 410
d8 fy [MPa] 270 270
5.2. Pengamatan Retak Retak-retak halus mulai tampak pada bagian tengah bentang bawah balok mengarah ke atas pada pembebanan tekan siklus pertama. Retak-retak ini menutup lagi saat beban berbalik arah menjadi tarik, sehingga secara visual tidak terlihat. Pada pembebanan siklus ketiga dengan tingkat daktilitas dua, retak yang terjadi menyebar dan retak berkembang menjadi retak miring pada sisi kiri dan kanan bentang retak. Retak berkembang terus pada tahap pembebanan selanjutnya, sehingga pada akhir pembebanan (tingkat daktilitas 4) terjadi retak besar pada sepertiga bentang kiri dan kanan. Retak berkembang menjadi retak miring dan keruntuhan yang terjadi berupa keruntuhan geser lentur, walaupun lebih dominan retak lentur. Retak ini tipikal retak kombinasi geser dan lentur (flexure-shear cracks with compression failure). Kerusakan selimut beton di tengah bentang atas balok terjadi akibat adanya gaya tekan yang mengimbangi gaya tarik tulangan bawah balok pada saat beban ke arah bawah.
a. spesimen BA3060
b. spesimen BM3060
Gambar 6. Pola retak spesimen: a. BA3060 dan b. BM3060
244
Volume 8 No. 3, Juni 2008 : 237 - 249
5.3. Perilaku Beban – Lendutan a. Balok BA3060 Pada tahap awal balok dibebani dengan dua siklus pembebanan elastik, yang besarnya 60% dari beban leleh teoritis, yaitu 48.80 kN untuk beban tekan dan 24.23 kN untuk beban tarik. Perbedaan kekuatan ini disebabkan oleh lokasi strand prategang. Dari tahap awal pembebanan didapat perkiraan besar simpangan yang mengakibatkan tulangan tarik mulai leleh. Tahap pembebanan berikutnya merupakan tahap pembebanan dengan tingkat daktilitas 2 dan 4 dengan menggunakan simpangan pada pembebanan awal sebagai kontrol, yaitu 14.00 mm dan 28.52 mm akibat beban tekan pada daktilitas 2 dan 4, sedangkan akibat beban tarik adalah 7.90 mm dan 16.74 mm. Pada daktilitas 4, besar beban batas arah tekan yang mampu dipikul pada siklus pertama adalah 99.26 kN dan pada siklus kedua 93.45 kN atau sebesar 94.15% dari siklus pertama, sedangkan beban arah tarik pada siklus pertama adalah 44.25 kN dan siklus kedua 42.56 kN atau 96.18% dari siklus pertama. Untuk jelasnya, lihat Gambar 7. b. Balok BM3060 Pada tahap awal balok dibebani beban tekan sebesar 41.50 kN dan beban tarik sebesar 35.40 kN. Dari tahap awal pembebanan didapat perkiraan besar simpangan yang mengakibatkan tulangan tarik mulai leleh. Tahap pembebanan berikutnya merupakan tahap pembebanan dengan tingkat daktilitas 2 dan 4 dengan menggunakan simpangan pada pembebanan awal sebagai kontrol, yaitu 11.11 mm dan 23.22 mm akibat beban tekan pada daktilitas 2 dan 4, sedangkan akibat beban tarik adalah 12.50 mm dan 26.62 mm. Pada daktilitas 4, besar beban batas arah tekan yang mampu dipikul pada siklus pertama adalah 102.48 kN dan pada siklus kedua 96.12 kN atau sebesar 93.80% dari siklus pertama, sedangkan beban arah tarik pada siklus pertama adalah 57.48 kN dan siklus kedua 56.43 kN atau 98.17% dari siklus pertama. c. Pengaruh Perbandingan As/As’ Balok BA3060 dan BM3060 mempunyai kuat tekan yang sama, tetapi perbandingan luas tulangan tarik dan tekan balok BA3060 adalah 1 dan BM3060 adalah 0.75. Dari Gambar 7 terlihat bahwa kurva histeresis balok BA3060 pada beban tekan lebih besar dari beban tarik, karena kemampuan menerima beban tekan lebih besar dari beban tarik, sedangkan kurva histeresis balok BM3060 pada beban tekan dan tarik hampir sama. Hal ini terjadi bukan karena kemampuan menerima beban tekan dan tarik yang sama tetapi karena pada beban tarik menyebabkan lendutan yang sangat besar dibandingkan pada beban tekan. 5.4. Degradasi Kekuatan dan Kekakuan a. Balok BA3060 Dari Gambar 8a. terlihat bahwa pada siklus genap setiap daktilitas terjadi degradasi kekuatan dan kekakuan akibat slip pada beban rendah (pinching effect). Pada daktilitas 4 siklus pertama, beban tekan batas yang mampu dipikul, Pu adalah 99.26 kN dan kekakuan batasnya, Ku adalah 6.09 kN/mm. Pada saat beban berganti menjadi beban tarik, terjadi penurunan kekakuan menjadi 1.57 kN/mm atau sebesar 25.78% dari Ku, dan pada beban 16.13 kN kekakuan kembali naik. Pada siklus kedua arah tekan, terjadi degradasi kekakuan lagi, yaitu menjadi 1.53 kN/mm atau 25.16% dari Ku, dan pada beban 24.20 kN kekakuan kembali naik menjadi 3.36 kN/mm atau 55.18% dari Ku. Pada arah tarik, kembali terjadi degradasi kekakuan sebesar 1.35 kN/mm, atau sebesar 85.78% dari kekakuan pada siklus pertama arah tarik atau sebesar 22.11% Ku. Perilaku Siklik Balok Prategang Parsial Pratarik Akibat Perbedaan Rasio Tulangan (Titik Penta Artiningsih)
245
-125 -100
beban (kN)
-75 -50 30
20
10
0
-25
-10
-20
-30
-10
-20
-30
0 25 50 75
lendutan (mm)
a. BA3060 -120 -100 -80
beban (kN)
-60 -40 30
20
10
0 -20 0 20 40 60 80
lendutan (mm)
b. BM3060
Gambar 7. Kurva histeresis beban – lendutan : a. BA3060, b. BM3060 b. Balok BM3060 Dari Gambar 8b. terlihat bahwa pada siklus genap setiap daktilitas terjadi degradasi kekuatan dan kekakuan akibat slip pada beban rendah (pinching effect). Pada daktilitas 4 siklus pertama, beban tekan batas yang mampu dipikul, Pu adalah 102.48 kN dan kekakuan batasnya, Ku adalah 4.87 kN/mm. Pada saat beban berganti menjadi beban tarik, terjadi penurunan kekakuan menjadi 1.91 kN/mm atau sebesar 39.27% dari Ku, dan pada beban 20.25 kN kekakuan kembali naik. Pada siklus kedua arah tekan, terjadi degradasi kekakuan lagi, yaitu menjadi 1.15 kN/mm atau 23.71% dari Ku, dan pada beban 30.07 kN kekakuan kembali naik menjadi 3.42 kN/mm atau 70.27% dari Ku. Pada arah tarik, kembali terjadi degradasi kekakuan sebesar 1.57 kN/mm, atau sebesar 82.22% dari kekakuan pada siklus pertama arah tarik atau sebesar 32.29% Ku. c. Pengaruh Perbandingan As/As’ Pada siklus genap setiap daktilitas terjadi degradasi kekuatan dan kekakuan. Degradasi kekuatan kedua balok hampir sama dari awal sampai akhir. Kekakuan kedua balok awalnya berbeda, tetapi kekakuan BM3060 menurun dengan tajam sehingga pada siklus ke 5 246
Volume 8 No. 3, Juni 2008 : 237 - 249
penurunan kekakuan menjadi hampir sama. Hal ini disebabkan pembukaan retak pada sisi As’ yang kecil tidak dapat menutup pada beban tambahan. Beton pada sisi yang lain menerima beban tekan yang lebih besar dan spalling, karena reduksi kekuatan yang lebih besar membebani sisi As yang lebih besar. 2,0
2,0
BA3060 BM3060 1,5
K/Ky
P/Py
1,5
1,0
1,0
0,5
0,5
BA3060 BM3060 0,0
0,0 0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
siklus pembebanan
siklus pembebanan
Gambar 8.a. Degradasi kekuatan, dan b. Degaradasi kekakuan
5.5. Kuat Lentur Dari hasil uji dapat dihitung kuat lentur balok untuk tiap tahap pembebanan. Balok BM3060 direncanakan mempunyai momen lentur yang hampir sama pada arah tekan mapun tarik, tetapi karena pada daktilitas 2 dan 4 digunakan displacement control, maka pada pembebanan tarik jauh sebelum dicapai beban untuk mendapatkan lentur yang sama dengan arah tekan, ternyata lendutan sudah sangat besar, sehingga momen lentur yang diharapkan tidak tercapai. Tabel 4. Kuat lentur hasil pengujian BA3060 Keterangan kondisi retak kondisi leleh kondisi ultimit
Mcr [kNm] Pcr [kN] My [kNm] Py [kN] Mu [kNm] Pu [kN] Pu teori[kN]
arah tarik 7,5325 16,19 14,5925 30,31 21,5625 44,25 39,92
arah tekan 10,9125 20,70 27,6175 54,11 50,1925 99,26 81,16
BM3060 arah arah tarik tekan 7,6275 13,6125 16,38 26,10 17,6625 30,4675 36,45 59,81 28,1775 51,8025 57,48 102,48 57,40 69,00
5.6. Disipasi Energi Tabel 5 dan Gambar 9 memperlihatkan riwayat disipasi energi respon inelastik setiap siklus sampai batas ultimit. Penurunan energi pada siklus genap disebabkan oleh degradasi kekuatan dan kekakuan struktur terutama akibat slip pada beban rendah (pinching effect). Balok BA3060 dan BM3060 mempunyai kuat tekan yang sama tetapi As/As’ berbeda. Sampai dengan siklus ke 5 disipasi energi kedua balok sama, tetapi kemudian energi disipasi Perilaku Siklik Balok Prategang Parsial Pratarik Akibat Perbedaan Rasio Tulangan (Titik Penta Artiningsih)
247
balok BA3060 menurun karena kapasitas momen lentur lebih kecil. Akibat beton di sisi atas telah mengalami keruntuhan tekan maka terjadi degradasi kekakuan yang signifikan. Tabel 5. Disipasi energi tiap siklus daktilitas 1.1 1.2 2.1 2.2 4.1 4.2
BA3060 84.13 38.31 651.52 415.10 1880.85 1395.10
BM3060 52.73 33.04 579.40 471.77 2001.98 1809.20
2.500 BA3060 BM3060
Ed (kNmm)
2.000
1.500
1.000
500
0 0
1
2
3
4
5
6
7
siklus pembebanan
Gambar 9. disipasi energi tiap siklus
6. KESIMPULAN a) Pola retak spesimen merupakan retak lentur yang merambat menjadi retak geser lentur, tetapi retak lentur lebih dominan, sehingga keruntuhan yang terjadi adalah keruntuhan lentur yang bersifat daktil. b) Kurva histeresis beban – lendutan yang dihasilkan tidak sama pada arah tekan dan tarik untuk spesimen dengan luas tulangan non prategang tekan dan tarik yang sama (BA3060), karena pada bagian tekan diperkuat oleh tendon prategang. c) Kurva histeresis beban – lendutan yang dihasilkan hampir sama pada arah tekan dan tarik untuk spesimen dengan luas tulangan non prategang tekan dan tarik yang tidak sama (BM3060), karena walaupun kemampuan menerima beban tekan lebih besar dari beban tarik, tetapi lendutan pada arah tarik lebih besar dari arah tekan. d) Spesimen mempunyai kuat tekan yang sama dan menghasilkan disipasi energi yang sama walaupun dengan perbandingan luas tulangan non prategang tekan dan tarik yang berbeda. e) Terjadi degradasi kekuatan dan kekakuan pada siklus genap setiap daktilitas akibat slip pada beban rendah (pinching effect). Degradasi kekuatan dan kekakuan spesimen pada siklus genap lebih kecil 20% dari siklus ganjil setiap daktilitas. 248
Volume 8 No. 3, Juni 2008 : 237 - 249
DAFTAR PUSTAKA ACI Committee 211, 1991, Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavy, and Mass Concrete (ACI 211.1-91), ACI Manual of Concrete Practice Part 1, Detroit Budiono, B.; Gilbert, R. I. and Foster, S. J., 1994, Hysteretic Behaviour of Partially Prestressed Concrete Beam Column Connections, Australian Structural Engineering Conference, Sydney Budiono, B., Munaf, D. R., dan Artiningsih, T. P., 2000, Behaviour of Repaired Pretensioned Concrete Beams under Cyclic Loading, 12th World Conference on Earthquake Engineering, Auckland New Zealand Standard 3101, 1982, Code of Practice for The Design of Concrete Structures, Standard Association of New Zealand part 1 Park, R., Kent, D. C., dan Sampson, R. A., 1972, Reinforced Concrete Members with Cyclic Loading, Journal of the Structural Division, Proceeding of the ASCE, vol. 98, no. ST7 Vecchio, F. J., 1999, Towards Cyclic Load Modelling of Reinforced Concrete, ACI Structural Journal, vol. 96, no. 2
Perilaku Siklik Balok Prategang Parsial Pratarik Akibat Perbedaan Rasio Tulangan (Titik Penta Artiningsih)
249
